红外吸收光谱法(IR)又称为分子振动转动光谱，也是一种分子吸收光谱，是指利用物质对红外辐射的吸收所产生的红外吸收光谱，对物质的组成、结构及含量进行分析测定的方法。

红外吸收光谱法是根据物质对红外辐射的选择性吸收特性而建立起来的一种光谱分析方法。分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，故红外光谱又称为分子振动-转动光谱。所以，红外光谱实质上是根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来鉴别化合物和确定物质分子结构的分析方法。

当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系的曲线，就得到红外光谱。

红外光谱法不仅能进行定性和定量分析，还能够用于测定分子的键长和键角，并由此推测分子的立体构型，但应用最广泛最广泛的还是有机化合物的结构鉴定。目前，红外光谱法主要应用于分子构型和构象研究、化学、化工、物理、能源、材料、天文、气象、遥感、环境、地质、生物、医学、药物、农业、食品、法庭鉴定和工业过程控制等诸多方面。

11. 1.1红外光谱区的划分

红外光谱在可见光和微波区之间，其波长范围约为0.75～1000 um。根据实验技术和应用的不同，通常将红外光谱划分为二个区域，如表11-1所示。其中中红外区是研究最多的区域，一般说的红外光谱就是指中红外区的红外光谱。

表11-1 红外区的划分

在三个红外光区中，近红外光谱是由分子的倍频、合频产生的，主要用于稀土，过渡金属离子化合物，以及水、醇和某些高分子化合物的分析；远红外区属于分子的转动光谱和某些基团的振动光谱，主要用于异构体的研究，金属有机化合物(包括配合物)、氢键、吸附现象的研究；中红外区是属于分子的基频振动光谱，绝大多数有机物和无机离子的化学键基频吸收都出现在中红外区。同时，由于中红外区光谱仪器最为成熟简单，使用历史悠久，应用广泛，积累的资料也最多，因此它是应用极为广泛的光谱区。

11.1.2红外吸收光谱法的特点

红外光谱波长长，能量低，物质分子吸收红外光后，只能引起振动和转动能级的跃迁，不会引起电子能级跃迁，所以，红外光谱又称为振动-转动光谱。红外光谱主要研究在振动-转动中伴随有偶极矩变化的化合物，除单原子和同核分子之外，几乎所有的有机化合物在红外光区都有吸收。

红外光谱最突出的特点是具有高度的特征性。因为除光学异构体外，凡是具有结构不同的两个化合物，一定不会有相同的红外光谱。它作为“分子指纹”被广泛地用于分子结构的基础研究和化学组成的分析上。通常，红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度和形状，反映了分子结构上的特点，可以用来鉴定未知物的结构或确定化学基团以及求算化学键的力常数，键长和键角等；而吸收谱带的吸收强度与分子组成或其化学基团的含量有关，可用于进行定量分析和纯度鉴定。

红外吸收光谱分析对气体、液体、固体试样都适用，具有用量少、分析速度快、不破坏试样等特点。红外光谱法与紫外吸收光谱分析法、质谱法和核磁共振波谱法一起，被称为四大谱学方法，已成为有机化合物结构分析的重要手段。

11.1.3红外吸收光谱的发展概况

19世纪初，人们通过实验证实了红外光的存在。20世纪初，人们进一步系统地了解了不同官能团具有不同红外吸收频率这一事实。1947年以后出现了自动记录式红外吸收光谱仪。1960年出现了光栅代替棱镜作色散元件的第二代红外吸收光谱仪，但它仍是色散型的仪器，分辨率、灵敏度还不够高，扫描速度慢。

随着计算机科学的进步，1970年以后出现了傅里叶变换红外吸收光谱仪。基于光相干性原理而设计的干涉型傅里叶变换红外吸收光谱仪，解决了光栅型仪器固有的弱点，使仪器的性能得到了极大地提高。近年来，用可调激光作为红外光源代替单色器，成功研制了激光红外吸收光谱仪，扩大了应用范围，它具有更高的分辨率、更高的灵敏度，这是第四代仪器。现在红外吸收光谱仪还与其他仪器(如气相色谱、高效液相色谱)联用，更加扩大了应用范围。利用计算机存储及检索光谱，分析更为方便、快捷。因此，红外光谱已成为现代分析化学和结构化学不可缺少的重要工具。

相关链接：紫外光谱法的应用（二）

文章来源：《分析化学分析方法的原理及应用研究》

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